一種合成α-重氮羧酸酯及含多取代基環丙烷羧酸酯的方法

2023-09-17 03:13:00 2

專利名稱：一種合成α-重氮羧酸酯及含多取代基環丙烷羧酸酯的方法
技術領域：
本發明屬精細化工領域，系一種合成農藥中間體的方法。
如下路線是合成第三代農藥甲氰菊酯(IX)、甲烯菊酯(X)等中間體的工業化方法之一。
(1)(I)(II)(IV)
(V)(II)(IV) 對於反應(1)或(2)，文獻以及國內工廠均以二氯甲烷、二氯乙烷或乙醚做溶劑，利用I與II或IV與II反應製得。該方法存在著溶劑毒性高、設備利用率低的問題；更重要的是以上面方法製得的IV溶在二氯甲烷或二氯乙烷等溶劑中，因溶劑的性質而影響了反應(3)的產率。例如，以乙醚做反應(1)或(2)的溶劑，因乙醚的易燃、易爆而不適於工業化生產；以二氯甲烷做反應(1)或(2)的溶劑，反應得到的IV的二氯乙烷溶液需要先濃縮以提高反應(3)的產率，但如此經脫溶後得到高濃度的IV存放並不安全；以二氯乙烷做反應(1)或(2)的IV的二氯乙烷溶液雖不需濃縮、反應(3)的產率雖較高(達60～62％)，但反應(3)完成後過量的反應物VI與溶劑二氯乙烷不易分離，目前工廠分離VI與二氯乙烷在數十塊塔板數的塔中僅能得到含VI65-68％的餾分。可見，以二氯甲烷、二氯乙烷或乙醚做溶劑，或存在著不安全或需複雜的分離設備等問題。另外大量除IV以外溶劑的存在降低了反應(3)的產率。本申請人在發明專利申請(94112418.5和94110356.0)中公開了一種以採用含有Cu，Co或Rh金屬離子的有機絡合物為催化劑在高沸點中催化反應(3)的方法，產率為70-74％，但對於反應(1)和(2)所存在的問題尚不能解決。
本發明旨在提供一種合成工藝簡化、轉化率高的製備α-重氮羧酸酯IV及含多取代基環丙烷羧酸酯VIII的方法。
本發明的合成α-重氮羧酸酯IV的反應，仍然是採用上述(1)或(2)化學反應，其特徵是以反應(3)中原料VI做溶劑，完成反應(1)或(2)來合成IV。也可以在上述溶劑VI中加入助溶劑III得到的混合物作為溶劑，助溶劑III應具備下列性能不溶於水或微溶於水，易溶於VI中；對IV有相當強的萃取能力，與VI、VIII易分離。 III可以是C6～C12烷烴、C6C-C18芳烴、C4-C12醚等。優選的III有硝基苯、氯化苯、正丁醚、苯甲醚、二甲苯等。助溶劑III與溶劑VI可按0～1的體積比加入(當助溶劑III為0時，即為不加入助溶劑III)，溶劑VI或混合溶劑(VI和III)的加入量與反應物I或V量的摩爾比為1～10。表1列出了部分化合物做溶劑時的反應結果，其溶劑加入的摩爾量為反應物I的2倍。
表1溶劑對反應(1)、(3)的影響
重氮化反應可以採取反應(1)或(2)完成，反應(1)更為實用。反應(1)、(2)中原料I、V的R1基可以是Me、Et、Rt、C6H5CH2；R2基可以是C1～C12烷基、C6-C18芳基，常用的R2為Et、Bu烷基。反應(1)的X可以是Cl、Br等。反應(1)可以將I的水溶液滴入II的水溶液中，也可以將II的水溶液滴入I的水溶液中。反應(2)採取將酸滴入V和II的水溶液中，或將II的水溶液滴入V和酸的混合物中。
反應(1)、(2)的溫度可以在-20℃～70℃之間進行。反應溫度過低時反應速度太慢，反應溫度過高時生成的大量高濃度有潛在的爆炸性的重氮羧酸酯並不安全，同對產率也明顯降低。反應最佳溫度為-10～40℃。
反應的條件為II/I(mol/mol)＝0.7～5.0或II/H+/V(mol/mol/mol)＝0.7～5.0∶0.7～5.0∶1.0，實用的為1.0～2.0∶1.0～2.0∶1或I和II混合完後加入少量酸如硫酸、鹽酸、醋酸使反應完全或將酸滴入II、V的混合物中，再加入尿素分解過量的II。
表2R2對反應(1)的影響R2Me Et Pr i-Pr n-Bu i-Bu t-Bu產率(％)a95 93 88 8887 89 87aR1＝H表3溫度對反應(1)的影響t(℃) -15 -50 10 20 30 40 50產率(％)97 9595 90 89 77 60 49R1＝H，R2＝Et本發明的合成含多取代基環丙烷羧酸酯VIII的環丙烷化反應採用反應式(3)，其催化劑與特徵是直接將反應(1)或(2)得到的IV與VI的混合物滴加到含催化劑或催化劑與VI的混合物的溶液中，進行環丙烷化反應(3)。反應(3)中由於不用或僅用少量除VI以外的助溶劑代替以前反應中大量的二氯乙烷、二氯甲烷作溶劑，因而減少了反應物料的體積，使反應容器利用率提高2-3倍。此外，由於反應(1)、(2)用VI與III的混合物或VI做溶劑，反應(3)蒸出的VI或與III的混合物不需進一步分離即可再於(1)和(2)使用，從而避免了目前工業化生產中複雜的精餾設備。反應(3)所採用的催化劑及反應條件與中國專利申請號94112418.5和94110356.0中所敘述的相同，為含Cu，Co或Rh的有機絡合物，例如席夫鹼銅，對硝基水楊酸鈷、水楊酸銠、β-荼酚銅或荼甲酸鈷等。由於反應(3)不用或僅用少量除VI以外的其它溶劑，使反應中間體卡賓環丙烷化選擇性進一步提高，因而反應產率又有提高。
下面結合實例對本發明的技術作進一步地說明實例1給帶有溫度計、滴液漏鬥、連有鼓泡器的1000ml三口瓶中加入125ml H2O、70gI(R1＝H，R2＝Me)、300mlVI，降溫至-15℃並保持反應過程中溫度不高於-10℃，攪拌下滴入51.8gII(M＝Na，n＝1)在125mlH2O中的溶液，滴完後立即加入50ml 4N H2SO4，攪拌0.5h，分離兩相，水相用50ml×3VI萃取，與前面的有機相合併，用200mlNa2CO3(5％)水溶液滌，有機相經MgSO4乾燥後稱重。重353g，產物IV的含量為13.4％，產率為83％。
實例2給同實例1的裝置中加入69gII(M＝Na，n＝1)、250mlH2O、250mlVI、150ml氯代苯，降溫至-10℃，滴入63gl(R1＝H，R2＝Me)在150mlH2O中的溶液，滴完後滴入83mlHCL(6N)後分出有機相，水相用50ml×3的氯代苯萃取，合併有機相，其它同實例1，產率93％。
實例3將實例1得到的含VI的溶液滴入到帶攪拌、回流冷凝器的裝入0.51gVII(β-荼酚銅)及10mlVI的三口並瓶中，攪拌，保持反應過程處於回流狀態，滴完後再攪拌10分鐘。常壓蒸出溶劑238g；減壓蒸出產品VIII60.6g，含量95％，產率75％。
實例4將實例2得到的含VI的溶液於60℃下滴加到帶攪拌、回流冷凝器已裝入20mlVI，1.25gVII(α-荼甲酸鈷)的三口瓶中，滴完後再攪拌10分鐘，其它同實例3，產率70％。
由上述實例，採用本發明提供的合成α-重氮羧酸酯及含多取代基環丙烷羧酸酯的方法，其合成工藝簡單，產品轉化率高，並提高了設備利用率。
權利要求
1.一種由α-氨基羧酸酯(V)或其鹽(I)與亞硝酸鹽(II)反應，合成α-重氮羧酸酯(IV)的方法，其特徵在於使用了由2，3-二甲基-2丁烯(VI)與重氮乙酸酯反應中的原料2，3-二甲基-2-丁烯(VI)做溶劑，溶劑的使用量與反應物(V)或其鹽(I)的摩爾比為1～10。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於反應原料(I)、(V)的化合物分子式為HX·NH2CHR7CO2R2(I)；NH2·CHR1CO2R2(V)；其中R1為H，Me，Et，Pr，C6H5CH2；R2為C1～C12烷基、C6～C18芳基；X為Cl或Br。
3.如權利要求1，2所述的方法，其特徵在於重氮化反應(1)或(2)的條件如下II/(I)(mol/mol)＝0.7～5.0或(II)/H+/(V)(mol/mol/mol)＝0.7～5.0∶0.7～5.0∶1.0，((III)＋(V))/(I)(ml.g)＝0.1～30，反應溫度為-20～70℃。
4.如權利要求1，3所述的方法，其特徵在於重氮化反應(1)或(2)的條件如下(II)/(I)(mol/mol)＝1.0～2.0或(II)/H＋/(V)(mol/mol/mol)＝1.0～2.0∶1.0～2.0∶1.0，((III)＋(V))/(I)(ml/g)＝0.5～10，反應溫度為-10～40℃。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於溶劑中可加助溶劑(III)，組成(VI)和(I)混合物作溶劑，其助溶劑(III)與溶劑(VI)的體積比為0～1；所謂的助溶劑(III)為C6-C12烷烴、C6-C18芳烴或C4-C12醚。
6.一種以α-氨基羧酯(V)或其鹽(I)與亞硝酸鹽(II)進行重氮化反應(1)或(2)所合成的α-重氮羧酸酯(IV)與2，3-二甲基-2-丁烯(VI)反應合成多取代基環丙烷羧酸酯的方法，其特徵在於是將反應(1)或(2)所得到的產物(IV)與(VI)或(IV)、(VI)和(III)混合物不再做進一步純化直接滴加到作為催化劑的過渡金屬絡合物(VII)或(VII)與(VI)的混合物中，進行環丙烷化反應(3)生成多取代環丙烷羧酸酯(VIII)的方法。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於反應(3)完成後，(VIII)與(VI)、(III)的混合物只需簡單蒸餾即可達到很好的分離，蒸出的(VI)和(III)不需進一步精餾即可做為反應(1)或(2)的溶劑循使用。
全文摘要
一種合成α-重氮羧酸酯及含多取代基環丙烷羧酸酯的方法，其特徵是1.重氮化反應採用的溶劑是下步環丙烷化反應的原料2，3-二甲基-2-丁烯或它與C
文檔編號C07C245/00GK1151985SQ95113948
公開日1997年6月18日 申請日期1995年11月30日 優先權日1995年11月30日
發明者李爭寧, 陳惠麟, 鄭卓, 于振遠, 謝威楊, 韓梅, 張文明, 程喣紅 申請人:中國科學院大連化學物理研究所